Programmazione in Rete

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1 Programmazione in Rete a.a. 2005/ dott.ssa Francesca A. Lisi Orario di ricevimento: mercoledì ore 10-12

2 Sommario della lezione di oggi: Lo strato di applicazione (4/5) Principi dei protocolli dello strato di applicazione Trasferimento di file & il protocollo FTP World Wide Web & HTTP Posta elettronica & SMTP DNS: il servizio directory di Internet Condivisione di file Programmazione delle socket dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 2

3 Domain Name System (DNS) Persone: molti identificatori: codice fiscale, nome, nro passaporto Host e router Internet: indirizzo IP (32 bit) - usato per indirizzare i datagrammi nome simbolico, p.es., gaia.cs.umass.edu - usato dagli umani D: corrispondenza fra indirizzi IP e nomi? Domain Name System: database distribuito implementato in una gerarchia di molti server protocollo dello strato di applicazione host, router, server comunicano per risolvere i nomi (traduzione indirizzo/nome) nota: funzione core di Internet implementata come protocollo dello strato di applicazione complessità ai confini della rete dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 3

4 DNS Servizi DNS Traduzione degli hostname in indirizzi IP Host aliasing un host può avere più nomi Mail server aliasing Distribuzione locale server web replicati: insieme di indirizzi IP per un nome canonico Perché non centralizzare DNS? singolo punto di guasto volume di traffico database centralizzato distante manutenzione Un database centralizzato su un singolo server DNS non è scalabile! dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 4

5 Database distribuiti e gerarchici Server DNS radice Server DNS com Server DNS org Server DNS edu Server DNS di yahoo.com Server DNS di amazon.com Server DNS di pbs.org Server DNS di poly.edu Server DNS di umass.edu Il client vuole l IP di 1 a approssimazione: Il client interroga il server radice per trovare il server DNS com Il client interroga il server DNS com per ottenere il server DNS amazon.com Il client interroga il server DNS amazon.com per ottenere l indirizzo IP di dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 5

6 DNS: i server radice Il server DNS locale contatta un server DNS radice se non riesce a risolvere un nome Il server DNS radice: contatta un server DNS autorizzato se non conosce il mapping del nome preleva il mapping restituisce il mapping al server DNS locale 13 server DNS radice nel mondo dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 6

7 DNS: server TLD e server assoluti Server TLD (top-level domain): si occupano dei domini com, org, net, edu, ecc. e di tutti i domini locali di alto livello, quali uk, fr, ca e jp. Network Solutions gestisce i server TLD per il dominio com Educause gestisce quelli per il dominio edu Server di competenza (authoritative server): ogni organizzazione dotata di host Internet pubblicamente accessibili (quali i server web e i server di posta) deve fornire i record DNS di pubblico dominio che mappano i nomi di tali host in indirizzi IP. possono essere mantenuti dall organizzazione o dal service provider dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 7

8 DNS: server locale Non appartiene strettamente alla gerarchia dei server Ciascun ISP (università, società, ISP residenziale) ha un server DNS locale. detto anche default name server Quando un host effettua una richiesta DNS, la query viene inviata al suo server DNS locale il server DNS locale opera da proxy e inoltra la query in una gerarchia di server DNS dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 8

9 DNS: un esempio Server DNS radice L host surf.eurecom.fr richiede indirizzo IP di gaia.cs.umass.edu 1. Contatta il suo server DNS locale, dns.eurecom.fr 2. dns.eurecom.fr contatta un server DNS radice, se necessario server DNS locale dns.eurecom.fr 3. Il server radice contatta un server DNS assoluto, dns.umass.edu, se 1 6 necessario host richiedente surf.eurecom.fr server DNS assoluto dns.umass.edu gaia.cs.umass.edu dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 9

10 DNS: un esempio (cont.) server DNS radice Un server radice: potrebbe non conoscere un server DNS assoluto potrebbe invece conoscere un server DNS intermedio o top-level domain (TLD), ovvero chi contattare per trovare un server DNS assoluto 2 server DNS locale dns.eurecom.fr 1 8 host richiedente surf.eurecom.fr server DNS intermedio dns.umass.edu 4 5 server DNS assoluto dns.cs.umass.edu gaia.cs.umass.edu dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 10

11 DNS: richieste iterative richiesta ricorsiva: pone il carico della risoluzione dei nomi sul server DNS contattato carico pesante? richiesta iterativa: il server contattato risponde con il nome di un server da contattare Non conosco questo nome, ma chiedi a questo server server DNS locale dns.eurecom.fr host richiedente surf.eurecom.fr server DNS radice gaia.cs.umass.edu dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) Richiesta iterativa server DNS intermedio dns.umass.edu 5 6 server DNS assoluto dns.cs.umass.edu

12 DNS: caching e record di aggiornamento Una volta che un (qualsiasi) server dei nomi apprende un mapping, lo pone in cache le entry della cache scadono (scompaiono) dopo un certo lasso di tempo meccanismi di aggiornamento/notifica in fase di progettazione presso IETF RFC dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 12

13 DNS: record di risorsa DNS: db distribuito contenente i record di risorsa (RR) RR format: (name, value, type,ttl) Type=A name host value indirizzo IP Type=NS name dominio (p.es. foo.com) value indirizzo IP di un server assoluto dei nomi per questo dominio Type=CNAME name alias per qualche nome canonico (quello vero) value nome canonico Type=MX value nome di host ospitante un mailserver associato a name dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 13

14 DNS: inserimento dei record di risorsa Esempio: abbiamo appena avviato la nuova società Network Utopia Registriamo il nome networkuptopia.com presso registrar (ad esempio, Network Solutions) Forniamo a registrar i nomi e gli indirizzi IP dei server DNS di competenza (primario e secondario) Registrar inserisce due RR nel server TLD com: (networkutopia.com, dns1.networkutopia.com, NS) (dns1.networkutopia.com, , A) Inseriamo nel server di competenza un record tipo A per e un record tipo MX per networkutopia.com In che modo gli utenti otterranno l indirizzo IP del nostro sito web? dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 14

15 DNS: messaggi del protocollo Protocollo DNS: messaggi di richiesta e risposta, entrambi con lo stesso formato di messaggio Intestazione msg identificazione: codice a 16 bit per richiesta, utilizzato anche dalla risposta flags: richiesta o risposta ricorsione desiderata ricorsione disponibile risposta assoluta dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 15

16 DNS: messaggi del protocollo (cont.) Nome, campi di tipo per una risposta RRs in risposta alla richiesta record per server assoluti Info utile aggiuntiva che potrebbe essere utilizzata dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 16

17 Condivisione di file P2P Esempio Alice esegue un applicazione di condivisione file P2P sul suo notebook Si collega in modo intermittente a Internet; ottiene un nuovo indirizzo IP ogni volta che si collega Cerca la canzone intitolata Hey Jude L applicazione visualizza altri peer che hanno una copia di Hey Jude Alice sceglie uno dei peer, Bob Il file viene inviato dal PC di Bob al notebook di Alice: HTTP Mentre Alice scarica il file, altri utenti potrebbero scaricare dei file da Alice Il peer di Alice è sia client web sia server web transitorio Tutti i peer sono server = grande scalabilità! dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 17

18 Condivisione di file P2P: soluzione con directory centralizzata Progetto originale di Napster 1) quando il peer si collega, informa il server centrale: indirizzo IP Server di directory centralizzato Bob peer contenuto 2 1 2) Alice cerca la canzone Hey Jude 3) Alice richiede il file a Bob Alice dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 18

19 Condivisione di file P2P: problemi con la directory centralizzata Unico punto di guasto Collo di bottiglia per le prestazioni Violazione del diritto d autore Il trasferimento dei file è distribuito, ma il processo di localizzazione è fortemente centralizzato dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 19

20 Condivisione di file P2P: soluzione con query flooding Es. Gnutella Completamente distribuito nessun server centrale Protocollo di pubblico dominio Molti client Gnutella implementano il protocollo Rete di copertura: grafo Arco tra i peer X e Y se c è una connessione TCP Tutti i peer attivi e gli archi formano la rete di copertura Un arco non è un collegamento fisico Un dato peer sarà solitamente connesso con meno di 10 peer vicini nella rete di copertura dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 20

21 Condivisione di file P2P: il protocollo di Gnutella Il messaggio di richiesta è trasmesso sulle connessioni TCP esistenti Il peer inoltra il messaggio di richiesta Il messaggio di successo è trasmesso sul percorso inverso Query Successo Query Successo Query Trasferimento file: HTTP Query Successo Query Scalabilità: query flooding a raggio limitato dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 21

22 Condivisione di file P2P: unione dei peer in Gnutella 1. Per unire il peer X alla rete, bisogna trovare qualche altro peer della rete Gnutella: usate la lista dei peer candidati 2. X tenta in sequenza di impostare una connessione TCP con i peer della lista finché non stabilisce una connessione con Y 3. X invia un messaggio Ping a Y; Y inoltra il messaggio Ping 4. Tutti i peer che ricevono il messaggio Ping rispondono con un messaggio Pong 5. X riceve molti messaggi Pong. Quindi può impostare delle connessioni TCP addizionali Distacco dei peer: consultate il problema alla fine del capitolo! dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 22

23 Condivisione di file P2P: soluzione basata su peer eterogenei Ogni peer è un leader di gruppo o è assegnato a un leader di gruppo Connessione TCP tra peer e il suo leader di gruppo Connessioni TCP tra qualche coppia di leader di gruppo Il leader di gruppo tiene traccia del contenuto di tutti i suoi figli. Peer ordinario Peer leader di gruppo Relazioni di adiacenza nella rete di copertura dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 23

24 Condivisione di file P2P: query in KaZaA Ogni file ha un identificatore hash e un descrittore Il client invia al suo leader di gruppo una query con una parola chiave Il leader di gruppo risponde con un elenco di peer che condividono i file i cui descrittori corrispondono alle parole chiave: Per ogni corrispondenza: metadata, hash, indirizzo IP Se il leader di gruppo inoltra la query ad altri leader di gruppo, questi rispondono con le corrispondenze Il client quindi seleziona i file per il downloading Le richieste HTTP che usano un identificatore hash sono trasmesse ai peer che hanno il file desiderato dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 24

25 Condivisione di file P2P: tecniche in KaZaA Limitare il numero di upload simultanei Accodamento delle richieste Priorità di incentivo Downloading parallelo dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 25

26 Sommario della prossima lezione: Lo strato di applicazione (5/5) Principi dei protocolli dello strato di applicazione Trasferimento di file & il protocollo FTP World Wide Web & HTTP Posta elettronica & SMTP DNS: il servizio directory di Internet Condivisione di file Programmazione delle socket dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete Livello di applicazione (4/5) 26